EP7212處理器的LCD控制及觸摸屏接口設(shè)計(jì)

　　EL6249C是美國Elantec半導(dǎo)體公司推出的四通道激光二極管電流放大器。文中根據(jù)頻閃成像原理，利用EL6249C設(shè)計(jì)了一套頻閃驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路可驅(qū)動(dòng)高亮LEC，以產(chǎn)生MEMS動(dòng)態(tài)測(cè)試中所需的頻閃光，為后續(xù)MEMS器件的動(dòng)態(tài)特性提取和分析做準(zhǔn)備。關(guān)鍵詞：MEMS EL6249C動(dòng)態(tài)測(cè)試頻閃

　　1引言

　　微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多學(xué)科交叉的新興學(xué)科。由于它與傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)相比，具有可大批量生產(chǎn)、成本低、功耗小、集成化等一系列顯著的優(yōu)點(diǎn)，近十年來得到了迅速的發(fā)展。隨著MEMS從研究階段逐漸步入產(chǎn)業(yè)化階段，其對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的需求也越來越迫切。特別是對(duì)動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試技術(shù)，這是因?yàn)镸EMS的動(dòng)態(tài)特性決定了MEMS器件的基本性能;而且MEMS微結(jié)構(gòu)三維微運(yùn)動(dòng)情況、材料屬性及機(jī)械力學(xué)參數(shù)、MEMS可靠性與器件失效模式、失效機(jī)理等關(guān)鍵問題均可通過MEMS動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)加以解決;同時(shí)，通過動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)，還可以研究一系列相關(guān)的基礎(chǔ)理論問題。因此，MEMS動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)近年來得到了國內(nèi)外許多MEMS研究機(jī)構(gòu)的高度重視。

　　圖1 頻閃成像原理

　　由于許多MEMS器件的運(yùn)動(dòng)頻率都比較高，一般在50～500kHz左右，甚至更高。在這種情況下，如果用攝像機(jī)在連續(xù)光照下采集高速運(yùn)動(dòng)的MEMS器件的運(yùn)動(dòng)圖像，

　　圖2 EL6249C的引腳排列

　　由于CCD的曝光時(shí)間一般需要30ms，因此，最終得到的圖像是模糊的。這樣不能正確反映MEMS器件在某一個(gè)位置的運(yùn)動(dòng)情況。為了能夠采集到高速運(yùn)動(dòng)的MEMS器件的清晰運(yùn)動(dòng)圖像，筆者引用了頻閃成像技術(shù)，同時(shí)利用這個(gè)技術(shù)捕獲到了MEMS器件運(yùn)動(dòng)時(shí)瞬間的清晰圖像。在通過頻閃成像技術(shù)得到一系列不同時(shí)刻不同相位的MEMS器件運(yùn)動(dòng)的清晰圖像后，筆者采用機(jī)器微視覺技術(shù)(如塊匹配或光流法)來對(duì)它們進(jìn)行分析處理，從而得到MEMS器件的運(yùn)動(dòng)特性。頻閃成像技術(shù)的關(guān)鍵問題之一是如何產(chǎn)生頻閃成像所需的頻閃光。選用EL6249C驅(qū)動(dòng)高亮LED產(chǎn)生所需的頻閃光后，就可以利用頻閃照明原理來采集高速運(yùn)動(dòng)的MEMS器件的清晰圖像，從而為后續(xù)MEMS器件動(dòng)態(tài)特性的提取和分析做充分地準(zhǔn)備。下面具體介紹頻閃成像的原理、EL6249C的基本功能及其在MEMS動(dòng)態(tài)測(cè)試中的具體運(yùn)用。

　　2頻閃成像原理

　　運(yùn)動(dòng)MEMS器件的運(yùn)動(dòng)頻率都相當(dāng)高，一般在50～500kHz左右。為了利用機(jī)器微視覺技術(shù)對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的MEMS器件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行描述，可引入頻閃成像技術(shù)。頻閃成像技術(shù)來自頻閃效應(yīng)原理。所謂頻閃效應(yīng)，就是物體在人的視野中消失后能留一定時(shí)間的視覺印象，即視后效。視后效的持續(xù)時(shí)間，在物體一般光度條件下約在1/5～1/20s的范圍內(nèi)。如果來自被觀察物體的視覺刺激信號(hào)是一個(gè)跟一個(gè)的信號(hào)，每?jī)纱伍g隔都少于1/20s，則視覺來不及消失，從而給人以連貫的假象。此時(shí)，如果用一閃一閃的光來照明周期運(yùn)動(dòng)的MEMS器件，則在MEMS器件的運(yùn)動(dòng)頻率與閃光頻率相等時(shí)，就相當(dāng)于閃光燈“凍結(jié)”在某個(gè)位置上，這樣，通過多次曝光即可得到MEMS器件在此相位的清晰圖像。圖1所示為頻閃成像原理。假設(shè)要采集高速運(yùn)動(dòng)的MEMS器件零相位時(shí)的清晰圖像，首先可用函數(shù)發(fā)生器來產(chǎn)生照明所需的窄脈沖信號(hào)，此信號(hào)的周期與MEMS器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同且在零相位保持同步。即每個(gè)周期內(nèi)高電平的位置應(yīng)與MEMS驅(qū)動(dòng)信號(hào)的零相位位置一致。只有這樣才能捕捉到MEMS器件零相位時(shí)的運(yùn)動(dòng)圖像。為了使照明的效果進(jìn)一步優(yōu)化，照明信號(hào)高電平的時(shí)間應(yīng)為100ns～1000ns.這樣，利用這一照明信號(hào)并通過頻閃驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)高亮度LED以便使其發(fā)出足夠強(qiáng)度的光照，就可以使CCD在零相位多次曝光，從而最終得到所需的固定圖像。

　　圖3 EL6249C的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　從頻閃成像原理可以看出，為了能夠采集到高速運(yùn)動(dòng)的MEMS器件在不同運(yùn)動(dòng)相位、不同驅(qū)動(dòng)頻率下的清晰圖像，需要設(shè)計(jì)一個(gè)頻閃照明電路。因?yàn)槌上竦暮脡闹苯佑绊懙胶罄m(xù)MEMS器件運(yùn)動(dòng)特性的提取與分析，所以它對(duì)LED有很高的要求。首先要有足夠的強(qiáng)度，且對(duì)其穩(wěn)定性、可控性也有較高的要求。本文選用LuxeoTM Star的LED來滿足應(yīng)用需求。實(shí)際上，要讓LED發(fā)出頻閃成像所需的頻閃光，通常還需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)頻閃驅(qū)動(dòng)電路。為此，筆者以EL6249C作為驅(qū)動(dòng)LuxeoTM Star發(fā)光的驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單可靠地頻閃照明電路。

　　3 EL6249C的基本工作原理

　　EL6249C是一個(gè)四通道的激光二極管電流放大器。它采用QSOP封裝形式，3 RFREQ振蕩頻率控制端接外部電阻來設(shè)置振蕩器的振蕩頻率12 RAMP振蕩幅度控制端接外部電阻來EL6249C的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。電路中輸出電流的級(jí)數(shù)由管腳OUTEN2、OUTEN3和OUTEN4的高低電平共同決定;片內(nèi)振蕩器的使能則由管腳OSCEN、OUTEN2、OUTEN3和OUTEN4的高電平來使能;管腳ENABLE則用于控制整個(gè)電路的使能。EN-ABLE為高電平時(shí)，整個(gè)電路才能正常工作，但應(yīng)注意，該腳不能懸空。 圖4給出了EL6249C的一種典型應(yīng)用電路。在該電路的運(yùn)行過程中，由于高電流值需要快速地on/off切換，所以保證電源供應(yīng)的有效去耦非常重要。在切換過程中，VCC承受著極大的瞬態(tài)電流，因此應(yīng)該給VCC去耦，并將激光二極管的陰極與去耦電容以一個(gè)短路徑相連。由于導(dǎo)線的電感，即使選用一個(gè)非常好的旁路電容也會(huì)受到響應(yīng)限制，因此有必要在電源旁放置一個(gè)電感，并且在電感旁接一個(gè)去耦電容來防止供應(yīng)線上的切換電流產(chǎn)生的電磁干擾。

　　圖4 EL6249C的典型應(yīng)用電路